DE3004323A1 - DEVICE FOR FEEDING WIRE OVER LARGE DISTANCES - Google Patents
DEVICE FOR FEEDING WIRE OVER LARGE DISTANCESInfo
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Description
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zufuhr von Draht über große Entfernungen zum Schweißen in einer Schutzgasatmosphäre, wobei der Antrieb durch einen Gleichstrommotor erfolgt, der in Bedingungen von unterbrochenem Strom arbeitet.The invention relates to a device for feeding wire over long distances for welding in a protective gas atmosphere, the drive being provided by a direct current motor, who works in interrupted current conditions.
Es ist eine Drahtzuführeinrichtung bekannt, die einen Drahtzuführmechanismus, eine Thyristorstufe, einen Zündimpulsgenerator und einen Geschwindigkeitsstabilisator enthält.There is known a wire feeder which includes a wire feed mechanism, contains a thyristor stage, an ignition pulse generator and a speed stabilizer.
Die Nachteile dieser Einrichtung liegen darin, daß bei Verbindung der einzelnen Mechanismen in Reihe ein kompliziertes System für die automatische Regelung erforderlich ist, dessen Betrieb unstabil ist. Außerdem wird die den Motoren zugeführte Energie nur als Funktion des Stroms des ersten Zuführmechanismus geregelt; die Regelung erfordert einen hohen Verstärkungskoeffizient in jedem der Folgeregler, was ebenfalls eine Ursache für unstabilen Betrieb ist. Die Herabsetzung dieses Koeffizienten würde aber zu einer unterschiedlichen Neuverteilung der Last bei verschiedenen Geschwindigkeiten führen, da die funktioneile Beziehung zwischen den einzelnen Reglern nicht von der Geschwindigkeit abhängig ist. Außerdem führt das Vorhandensein eines Reglers an jedem Drahtzuführmechanismus zu einer Komplizierung und Verteuerung des Systems und zur Herabsetzung ihrer allgemeinen Verläßlichkeit.The disadvantages of this device are that connecting the individual mechanisms in series creates a complicated system is required for automatic control, the operation of which is unstable. In addition, the energy supplied to the motors regulated only as a function of the current of the first feed mechanism; the regulation requires a high gain coefficient in each of the slave controllers, which is also a cause of unstable operation. The lowering of this coefficient but would lead to a different redistribution of the load at different speeds, since the functional Relationship between the individual controllers does not depend on the speed. Also, the presence of a Regulator on each wire feed mechanism complicates and increases the cost of the system and reduces its general Reliability.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Zuführen von Draht über große Entfernungen zu entwickeln, die einen vereinfachten Aufbau und eine höhere Qualität der Regelung aufweist, wobei ein stabiler Betrieb und eine gleiche Belastung der einzelnen Motoren bei allen Geschwindigkeiten ohne mechanisches Gleiten erzielt werden und zwar bei erhöhter Verläßlichkeit. The invention is based on the object of developing a device for feeding wire over long distances, which has a simplified structure and a higher quality of the regulation, with a stable operation and an equal load of the individual motors can be achieved at all speeds without mechanical sliding and with increased reliability.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausgang des Zündimpulsgenerators der ersten Drahtzuführeinrichtung mittels Synchronisierschiene mit den Eingängen der Impulsgeneratoren der zweiten und nachfolgenden Drahtzuführeinrichtungen verbunden ist. Für einen Betrieb mit höherer Stabilität und zur gleichmäßigen Belastung der einzelnen Motoren ist es zweckmäßig, die Eingänge der Zündimpulsgeneratoren der zweiten und nachfolgenden Einrichtungen mit den Ausgängen von Synchronisierimpulsgeneratoren zu verbinden, deren andere Eingänge mit einer der Speiseschienen verbunden sind. Bei nominellen Betriebsbedingungen enthalten die Synchronisierimpulsgeneratoren in ihrem Eingang einen Widerstand, der in Reihe mit einer der Speiseschienen geschaltet ist.This object is achieved according to the invention in that the output of the ignition pulse generator of the first wire feed device by means of a synchronization rail with the inputs of the pulse generators of the second and subsequent wire feed devices connected is. For operation with greater stability and for even loading of the individual motors it is advisable to connect the inputs of the ignition pulse generators of the second and subsequent devices to the outputs of synchronizing pulse generators, the other inputs of which are connected to one of the supply rails. Under nominal operating conditions, the synchronizing pulse generators contain a resistor in their input which is in Is connected in series with one of the supply rails.
Für einen besseren Betrieb bei höheren Strömen;können die Synchronisierimpulsgeneratoren in ihrem Eingang einen Stromtransformator aufweisen, dessen Primärwicklung mit einer der Speiseschienen verbunden ist.For better operation at higher currents ; For example, the synchronization pulse generators can have a current transformer at their input, the primary winding of which is connected to one of the supply rails.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß die Triggerphase des Thyristors im Regler der ersten Einrichtung sowohl von der Belastung, als auch von der Geschwindigkeit abhängig ist, wobei eine kombinierte Verbindung zwischen den einzelnen Reglern nach Strom und Geschwindigkeit entsteht. Andererseits erzeugt der Betrieb des Motors bei unterbrochenem Strom fallende Kennlinien des Elektroantriebs des zweiten und der nachfolgenden Mechanismen, wodurch einem mechanischen Gleiten vorgebeugt wird. Durch Änderung der Geschwindigkeit über oder unter die Geschwindigkeit des ersten Motors werden Bedingungen für eine solche Änderung der Längen des Elektrodendrahts zwischen den einzelnen Mechanismen geschaffen, wodurch ein Ausgleich der Belastung der einzelnen Motoren erzielt wird. Nach dem Ausgleich der Belastung der einzelnen DrahtzufUhrmechanismen wird die Geschwindigkeit der nachfolgenden Mechanismen mit der ersten Drahtzuführeinrichtung ausgeglichen, die für die Qualität der Schweissung bestimmend ist. Das Fehlen von Geschwindigkeitsstabilisatoren oder von Folgesystemen in der zweiten und den nachfolgenden Drahtzuführeinrichtungen führt zu einem Betrieb mit höhererThe advantages of the invention are that the trigger phase of the thyristor in the controller of the first device both from the Load, as well as the speed is dependent, with a combined connection between the individual controllers arises according to current and speed. On the other hand, the operation of the motor generates falling characteristics when the current is interrupted the electric drive of the second and subsequent mechanisms, which prevents mechanical sliding. Changing the speed above or below the speed of the first motor creates conditions for such a Change in the lengths of the electrode wire created between each mechanism, thereby balancing the load of the individual motors is achieved. After balancing the load on the individual wire feed mechanisms, the speed the subsequent mechanisms are balanced with the first wire feeder, which is responsible for the quality of the weld is decisive. The lack of speed stabilizers or subsequent systems in the second and subsequent ones Wire feeders lead to operation with higher
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Stabilität, da im entgegengesetzten Fall ein System zur automatischen Regelung höheren Niveaus erforderlich wäre, das aus einzelnen geschlossenen Systemen zur automatischen Regelung aufgebaut ist, die durch komplizierte Verbindungen verbunden sind, und zwar veränderliche mechanische Verbindungen und elektrische Rückkopplungen. Das Fehlen von Geschwindigkeitsstabilisatoren oder Folgesystemen in der zweiten und den nachfolgenden Einrichtungen führt zur Vereinfachung und Verbilligung der Steuerung und zur Erhöhung der allgemeinen Verläßlich keit.Stability, since in the opposite case a system for automatic Higher level regulation would be required, consisting of individual closed systems for automatic regulation which are connected by complicated connections, namely variable mechanical connections and electrical feedback. The lack of speed stabilizers or follow-up systems in the second and subsequent ones Facilities leads to a simplification and cheaper control and an increase in general reliability speed.
In der beschriebenen V/eise können sowohl zwei, als auch drei oder mehr Drahtzuführeinrichtungen verbunden werden.In the manner described, two as well as three or more wire feed devices can be connected.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:The invention is intended below using an exemplary embodiment are explained in more detail. In the drawing show:
Fig. 1 drei in Reihe geschaltete Drahtzuführeinrichtungen mit einer speziellen Synchronisierschiene,1 shows three wire feed devices connected in series with a special synchronizing rail,
Fig. 2 drei in Reihe geschaltete Drahtzuführeinrichtungen mit Synchronisierung der Thyristorstufen nach dem Anfang der Stromimpulse des ersten Motors,Fig. 2 three wire feed devices connected in series with synchronization of the thyristor stages according to the Start of the current pulses of the first motor,
Fig. 3 die Verbindung der Synchronisierimpulsgeneratoren und 4 undFig. 3 shows the connection of the synchronizing pulse generators and 4 and
O ßj_e Kennlinien der ersten und der nachfolgenden ^311 Drahtzuf ühr einrichtung en. O ßj_ e characteristics of the first and subsequent ^ 311 Drahtzuf ühr device s.
Die erste Drahtzuführeinrichtung 1 ist mit den nachfolgenden Drahtzuführeinrichtungen 2 mittels einer mechanischen Verbindung 3 verbunden, die den von einer Spule 4 kommenden Elektrodendraht darstellt und durch zwei elektrische Verbindungen 5 und 6, die die Speiseschienen darstellen. Außerdem sind die Einrichtungen in Fig. 1 auch mit einer Synchronisierschiene 7 verbunden. Jede Drahtzuführeinrichtung 1 oder 2 enthält je einen Drahtzuführmechanismus 8, eine Thyristorstufe 9 und einen Zündimpulsgene-The first wire feed device 1 is connected to the following wire feed devices 2 connected by means of a mechanical connection 3, the electrode wire coming from a coil 4 and by two electrical connections 5 and 6, which represent the supply rails. Besides, the facilities are also connected to a synchronizing rail 7 in FIG. 1. Each wire feed device 1 or 2 contains a wire feed mechanism 8, a thyristor stage 9 and an ignition pulse generator
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rator 10. Der Zündimpulsgenerator 10 hat einen Eingang 12, in den Synchronisierimpulse einlaufen, einen Zündimpulsausgang 13 und einen Synchronisierimpulsausgang 14. Der letztgenannte Ausgang ist nur in einem einzigen Fall in der ersten Drahtzuführeinrichtung erforderlich, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die erste Drahtzuführeinrichtung 1 enthält außerdem einen Geschwindigkeitsstabilisator 15, dessen Eingang mit dem Drahtzuführmechanismus 8 und dessen Ausgang · mit dem Eingang 16 des Zündimpulsgenerators 10 verbunden ist. Der Ausgang 13 des Zündimpulsgenerators 10 einer jeden Drahtzuführeinrichtung 1 oder 2 ist mit der Thyristorstufe 9 verbunden, die ihrerseits den Motor des Drahtzuführmechanismuses 8 speist. Die Eingänge 12 der Zündimpulsgeneratoren 10 der zweiten und der nachfolgenden Drahtzuführeinrichtungen 2 sind mittels der Synchronisierschiene 7 mit dem Synchronisierausgang 14 des Zündimpulsgenerators 10 der ersten Drahtzuführeinrichtung 1 oder dem Ausgang des Synchronisierimpulsgenerators 17 verbunden, durch den eine der Speiseschienen 5 oder 6 hindurchgeht.rator 10. The ignition pulse generator 10 has an input 12 into which the synchronization pulses enter, an ignition pulse output 13 and a synchronization pulse output 14. The last-mentioned output is only in a single case in the first Wire feed device required, as can be seen from FIG. The first wire feeder 1 contains also a speed stabilizer 15, the input of which with the wire feed mechanism 8 and its output with the Input 16 of the ignition pulse generator 10 is connected. The output 13 of the ignition pulse generator 10 of each wire feeder 1 or 2 is connected to thyristor stage 9, which in turn feeds the motor of the wire feed mechanism 8. The inputs 12 of the ignition pulse generators 10 of the second and the subsequent wire feed devices 2 are connected to the synchronization output 14 of the by means of the synchronization rail 7 Ignition pulse generator 10 of the first wire feed device 1 or connected to the output of the synchronizing pulse generator 17 through which one of the feed rails 5 or 6 passes.
Die Synchronisierimpulsformer 17 können in ihrem Eingang einen Widerstand 18 aufweisen, der in Reihe mit der Speiseschiene 5 oder 6 geschaltet ist- Sie reagieren in diesem Fall auf den Spannungsabfall im Widerstand 18·. Die Synchronisierimpulsformer 17 können statt eines Widerstandes 18 einen Stromtransformator 19 aufweisen.The synchronization pulse formers 17 can have a resistor 18 in their input, which is in series with the supply rail 5 or 6 is switched - in this case you react to the voltage drop in resistor 18 ·. The synchronizing pulse shaper 17 can have a current transformer 19 instead of a resistor 18.
Die Geschwindigkeit des Drahtzuführmechanismus' 8 der ersten Drahtzuführeinrichtung 1 und die Geschwindigkeit des Elektrodendrahts in der Schweißstelle werden durch den Geschwindigkeitsstabilisator 15 stabilisiert. Mittels der Synchronisierschiene 7 oder der Speiseschiene 5 oder 6 und des Synchronisierimpulsformers 17 werden alle Zündimpulsgeneratoren 10 gleichzeitig erregt, sie erzeugen Zündimpulse und triggern gleichzeitig die Thyristoren der Thyristor stuf en 9. Die Motoren haben, eine solche elektrische Zeitkonstante, daß sie bei unterbrochenem Strom arbeiten. Dies, sowie auch das Fehlen von Geschwindigkeitsstabilisatoren, gewährleisten abfallende Kennlinien der Motoren der Drahtzuführmechanismen 8 der zweiten und nachfolgenden Drahtzuführeinrichtungen 2.The speed of the wire feed mechanism 8 of the first The wire feed device 1 and the speed of the electrode wire in the welding point are stabilized by the speed stabilizer 15. By means of the synchronizing rail 7 or the supply rail 5 or 6 and the synchronizing pulse generator 17 all ignition pulse generators 10 are excited at the same time, they generate ignition pulses and trigger the same time Thyristors of the thyristor levels 9. The motors have such electrical time constant that they work when the current is interrupted. This, as well as the lack of speed stabilizers, ensure sloping characteristics of the motors of the wire feed mechanisms 8 of the second and subsequent wire feed devices 2.
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Falls die vorgegebene GeschwindigkeitCu^ ist, liegt der Arbeitspunkt A der ersten Drahtzuführeinrichtung 1 irgendwo auf der horizontalen Linie mit der Ordinate CO^. Es wird angenommen, daß die erste Drahtzuführeinrichtung 1 den größten Teil des Drahtes bis zur zweiten Drahtzuführeinrichtung 2 gezogen und gestreckt hat. Dann ist die zweite Einrichtung weniger belastet und ihr Arbeitspunkt B befindet sich auf jener Kennlinie, die durch den Punkt A geht. Ihre Geschwindigkeit ist höher und sie beginnt allmählich eine Schubkraft auf einen immer größer werdenden Teil des Drahtes vor sich auszuüben und wird auf diese Weise immer mehr belastet und entlastet die erste Drahtzuführeinrichtung 1, bis sich beide Einrichtungen im Arbeitspunkt A1 einstellen, v/o sie gleich stark belastet sind. Im Gegenteil, falls die zweite Drahtzuführeinrichtung 2 höher belastet ist und ihr Arbeitspunkt C ist, bewegt sie sich mit kleinerer Geschwindigkeit; die erste Drahtzuführeinrichtung 1, die sich mit größerer Geschwindigkeit bewegt, zieht einen immer größer werdenden Teil des Drahtes zwischen sich und der zweiten Drahtzuführeinrichtung 2 und wird auf diese Weise immer stärker belastet und entlastet die zweite Drahtzuführeinrichtung 2, bis beide im Arbeitspunkt A arbeiten. Die Wirkungsweise der nachfolgenden Drahtzuführeinrichtungen, die eine gleiche Kennlinie wie die zweite Drahtzuführeinrichtung 2 aufweisen, ist analog.If the predetermined speed is Cu ^ , the operating point A of the first wire feed device 1 lies somewhere on the horizontal line with the ordinate CO ^. It is assumed that the first wire feed device 1 has drawn and stretched most of the wire up to the second wire feed device 2. Then the second device is less loaded and its working point B is on the characteristic curve that goes through point A. Its speed is higher and it gradually begins to exert a pushing force on an ever-increasing part of the wire in front of it, and in this way it is more and more loaded and relieved of the load on the first wire feed device 1 until both devices are set at working point A 1 , v / o them are equally heavily loaded. On the contrary, if the second wire feed device 2 is heavily loaded and its operating point is C, it moves at a lower speed; the first wire feed device 1, which moves at a higher speed, pulls an ever-increasing part of the wire between itself and the second wire feed device 2 and is thus increasingly loaded and relieves the second wire feed device 2 until both work at working point A. The mode of operation of the subsequent wire feed devices, which have the same characteristic as the second wire feed device 2, is analogous.
Alle Thyristorstufen 9, Zündimpulsgeneratoren 10 und Geschwindigkeitsstabilisatoren 15 der ersten Drahtzuführeinrichtung 1 können möglichst nahe der Spule 4 in der letzten Drahtzuführeinrichtung oder in der Schweißstrom-Speiseeinrichtung angeordnet werden. Dann wird die Verbindung zwischen ihnen gemäß der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ausgeführt.All thyristor stages 9, ignition pulse generators 10 and speed stabilizers 15 of the first wire feed device 1 can be as close as possible to the coil 4 in the last wire feed device or be arranged in the welding current supply device. Then the connection between them is established according to the in Fig. 1 executed circuit shown.
Die Erzeugung einer Verzögerung zur zusätzlichen Korrektur kann im Zündimpulsgenerator 10 der ersten Drahtzuführeinrichtung Ausgang 14 oder im Synchronisierimpulsformer 17 stattfinden, oder aber auch in jedem der Zündimpulsgeneratoren 10 der zweiten oder nachfolgenden Drahtzuführeinrichtung 2.The generation of a delay for additional correction can output in the ignition pulse generator 10 of the first wire feed device 14 or in the synchronization pulse shaper 17, or in each of the ignition pulse generators 10 of the second or subsequent wire feed device 2.
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